基于锌空气电池锌电极放电容量的研究

提高锌电极放电容量是研究锌空气电池储能的重要项目。在不增加碳电极面积的前提下,通过改变锌电极的放电模式、更换放电过程中的电解液、掺混(碎海绵、电解锌)等方法提高锌电极的放电容量。实验表明:掺混碎海绵、间歇放电模式、定时更换电解液均可使锌电极放电效率增加;电解锌的掺入使单位碳电极面积下锌电极极限厚度增加,锌电极的极限添加量增加。研究结果表明:扩散是锌电极反应的重要步骤,间歇放电模式为反应产物扩散提供时间,掺入碎海绵、定时更换电解液为反应产物扩散提供场所;纯电解锌放电因颗粒小,电子传递环节多,放电功率低;电解锌与锌粉混合,在反应过程中大颗粒的锌粉与电解锌逐个激化,此起彼伏,达到一种间歇模式,同时电解锌在锌电极中起到活性因子和造孔剂的作用,提高了单位碳电极面积的锌电极厚度。     

锌银电池大电流放电平稳性研究

为了改善锌银电池大电流放电电压平稳性,研究了浅充电制度(充电容量为正极理论容量30%且大于负极理论容量)、薄电极成形技术(保持活性物质的量,减薄正、负电极厚度,增加正、负电极的片数)等方法。经实验验证,浅充电制度可提高大电流放电电压平稳性,但损失一定的电池容量,薄电极成形技术能显著提高大电流放电电压平稳性,且不损失电池容量。     

影响干荷式锌负极放电性能的因素

通过正交对比试验和对结果数据的方差分析,考察了粘合剂组成、化成制度、化成电解液、干燥方式、平整压力、棉纸、保存方式以及激活电解液组成对干荷式锌银蓄电池涂膏锌负极大电流密度180 m A/cm2放电性能的影响。结果表明:激活电解液组成、干燥方式和粘合剂组成对放电性能有特别显著的影响;化成制度对放电性能有显著影响;而化成电解液、平整压力、棉纸和保存方式对放电性能影响不大。     

锌银电池锌电极抗氧化和抑制自放电研究

采用多种不同的方法制备和处理锌电极,并考察高温贮存前后锌电极的Zn O含量和电性能的变化。结果表明,采用1%(质量分数)聚乙烯醇溶液处理后的锌电极抗氧化和抑制自放电作用最好,在70℃高温贮存30天后,电极Zn O含量仅仅增加7.7%,电性能仅仅下降9.6%。     

气体扩散电极理论电流密度的研究

为了探究气体扩散电极的放电过程,基于三相交界线概念和带状电极放电实验数据,提出了一种理想电极模型,并推算出该理想模型的理论电流密度约为4500mA／cm^2。对目前技术水平实验输出电流密度和理论电流密度之间的差异进行了讨论,定性分析了缺相等主要影响因素。     

电沉积锌电极的性能

研究了不同电解液种类、不同添加剂对电沉积锌电极性能的影响,考察了电沉积锌电极的大功率工作性能。通过实验表明:采用ZnO饱和密度为1.25g·cm-3的KOH水溶液作为电解质溶液,选用添加剂Ⅰ,当电沉积电流密度为100mA·cm-2时,电沉积出的锌电极可以在大功率锌银蓄电池中应用。实验电池以240mA·cm-2放电,循环7周期,活性物质利用率达到54%。     

锌银电池化成制度对银电极老化后性能的影响

主要研究了锌银电池化成制度对银电极老化后性能的影响。化成制度包括恒流充电、变电流充电、恒流充电后浅放一定的容量、卤素离子法、不对称交流充电和高温充电。并采用加速老化的方法,将实验银电极进行了加速老化处理。通过极化曲线测试、扫描电镜分析及实效放电等方法,分析了化成制度对银电极老化后性能的影响,主要包括电压、容量等,为锌银电池干贮存性能的提高提供一定的技术贮备。     

锌膏增稠剂对锌电极及锌-空气电池性能的影响

为了改善锌电极及锌-空气电池的性能,通过对比试验分析了羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸钠(PAAS)对锌电极电化学性能以及锌-空气电池放电性能的影响。结果表明:采用CMC与PAAS以一定比例混合用作锌膏增稠剂,使锌膏具有良好的电化学性能和电池放电性能。所装配的AA型锌-空气电池采用10Ω恒阻连续放电方式进行放电,终止电压为0.9V,电池的放电时间达到39h以上,在1.235V左右有一个平坦的放电平台,锌粉的利用率为83.1%,电池的放电容量达到4770mAh。     

氧化银电极对锌银贮备电池激活时间的影响

采用几种化成制度制备了氧化银电极和锌电极,以恒流极化、单体手动激活放电和组合电池自动激活放电实验考察了电极的电性能;采用扫描电子显微镜(SEM)和化学分析对氧化银电极的表面形态和组分进行了表征。结果表明,氧化银电极放电初期极化大是影响电池组激活时间的主要因素,也是造成电池放电初期电压上升缓慢的主要原因,9 m A/cm2转6、3 m A/cm2的阶梯充电模式有利于提高电池激活速度。     

原材料对碱性锌锰电池大电流放电性能的影响

碱性锌锰(Zn—MnO2)电池的导电性能(内阻)与活性物质的利用率影响其大电流放电性能。指出提高活性物质利用率的关键是对原材料的选择;采用对LR6、LR1试验电池放电检测的方法分别讨论了EMD、石墨粉、正负极粘合剂、锌粉及隔膜纸对电池大电流放电性能的影响。     

刮浆式锌负极初步研究

采用了一种新型锌负极制备工艺——刮浆工艺制备锌负极,该工艺不仅可以实现电极的连续生产,而且可以制备均匀一致的薄型电极。选用羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、聚乙烯醇(PVA)四种材料作为负极粘结剂,研究了粘结剂种类对刮浆工艺的影响,同时对刮浆式锌电极的电化学性能进行了测试。试验结果表明,采用HPMC或HPMC与PVA混合作为粘结剂,并加入少量淀粉溶液,可以合成与导网具有较好粘附性的锌浆,实现连续刮浆,制备出均匀一致的锌电极。电性能测试结果表明,刮浆工艺制作的锌电极可以满足大功率锌银电池的性能要求。     

高功率放电锌粉的特性研究

对一种高功率放电锌粉的特性进行了测试,用高功率放电锌粉制作LR6电池,研究了电池的1.0 A连放和1.2 A脉冲放电性能.结果显示:该锌粉与其前一代锌粉相比,具有相同的化学组成、相似的粒度分布和相近的析气量,但内部构造不同.高功率放电锌粉颗粒内部的结晶纹理较前一代产品更多、更细密,高功率放电性能较前一代产品好.     

电沉积锌电极在大功率蓄电池中的应用研究

研究了不同电解液浓度、电沉积电流密度等条件对电沉积锌电极性能的影响,并在此基础上,选择出锌电极组装成试验电池进行充放电测试,考察了电沉积锌电极的实际工作性能。通过实验得出:采用ZnO饱和的密度为1.20 g/cm3的KOH水溶液作为电解质溶液,电沉积电流密度为100 mA/cm2时,电沉积出的锌电极可以应用于大功率锌系列蓄电池。     

气体扩散电极的电流密度分布研究

为探究气体扩散电极中小孔电极电流密度与反应速度及传质的关系,用数值计算的方法,给出了氧电极不同反应速度下的小孔电极电流密度分布。首先根据相关参数,估算出反应的最大传质速度,而后给出了当反应速度大于,等于及小于最大传质速度时的电流密度分布。发现当反应速度等于及大于最大传质速度时,电流密度分布不变,且反应集中于三相交界线附近;当反应速度小于最大传质速度时,电流密度分布随反应速度的减小而改变。     

混合电极电流密度分布的数值模型

根据Bulter-Volumer和Fick定律建立了一维的LiCoO2/LiMn2O4混合(材料)电极的数值模型.基于模型,研究了两种材料在恒电流充放电过程中的电流密度分布,并计算了粒度、组分含量、倍率对其电流密度分布的影响.计算结果表明,恒电流充放电情况下,两种材料的电流密度分布不均一:单一组分最大电流密度值随粒度和倍率的增大而增大,随含量的增大而减小.在放电初期和末期,电流主要分布在LiCoO2上,而在充电的初期和末期,电流主要分布在LiMn2O4上.